JP5607263B2 - 縞模様付き合成木材の製造装置及び方法と、これから製造された合成木材 - Google Patents
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Description
本発明は、合成木材に係り、特に、合成木材の製造中に連続して押出を行う主押出器の作動と連動して、合成木材の幅方向（または、斜線方向）に異色の原料を注入する射出器（または、ポンプ）を用いて、合成木材の長手方向はもとより、幅方向（または、斜線方向）に表面及び内部まで縞模様を付けることができ、しかも、木材の年輪などの不均一な間隔の縞模様を付けることができる縞模様付き合成木材の製造装置及び方法と、これから製造された合成木材に関する。
近年、天然木材とほとんど同じ表面テキスチャ及び模様を有する合成木材への取り組みが盛んに行われており、前記合成木材には大量の木粉が含有されるため天然木材とほとんど同じ外観や性質を有し、射出または押出成形によって製造される。
前記射出または押出成形に用いられるプラスチック原料としては、主としてポリエチレン（ＰＥ）やポリプロピレン（ＰＰ）などのポリオレフィンなどが挙げられるが、これは、ポリオレフィンが無毒性であるため環境にやさしい資材を標榜する合成木材に適しているためであり、射出または押出成形によって製造される。射出成形品は成形に際して彫刻が彫られたり木目模様が付けられるため、印刷や塗裝などの２次加工をしなくとも木材のテキスチャ（質感・手触り）を表現することができる。
押出成形品の場合には木材の製材、平板、角材などに近いものとなり、主な用途は建材である。一般に、合成木材は、天然木材に比べて吸収性に劣っており、しかも、腐敗しないというメリットがある。なお、発泡倍率が比較的に低く、表面に高密度の表皮層があるため強度がかなり高く、釘付けやかんな掛けなどの加工も行うことが可能である。
この種の合成木材は、強靭であり、優れた物性を有するとともに、環境にやさしく、しかも、再生可能であることから、木材に耐えうる新素材として脚光を浴びてその市場が急成長しており、種々の合成木材製品が開発されているのが現状である。
一方、従来より、機械的な後加工を施して合成木材に模様を付ける方法が汎用されてきており、たまには顔料を用いて模様を付ける方法も用いられる。
図１は、従来の共押出工程を経て押出物の表面に縞模様を付ける装置を示す正面概略図であり、図２は、図１に示す装置を用いて合成木材の内外部に縞模様を付けた状態を示す図である。
図１を参照すると、従来の縞模様付き合成木材の製造装置は、主押出器１０と、補助押出器２０と、モールド３０と、を備える。
前記主押出器１０は、ホッパー１１を介して原料が投入され、前記ホッパーの下部に加熱シリンダー１２が設けられ、前記加熱シリンダーの外周には加熱シリンダー１２に熱を供給して前記原料を加熱するためのヒーター１３が設けられている。
また、前記加熱シリンダー１２の後端には油圧モーター１４が設けられ、加熱シリンダー１２の内部に設けられた押出スクリュー(図示せず）が前記油圧モーター１４によって回転しながら加熱シリンダー１２の内部において溶解された原料を混練及び圧縮しながら先端の押出ヘッド(図示せず）に供給して熱可塑性樹脂を所定の形状に押出する。
前記補助押出器２０は、ホッパー２１を介して原料が投入され、ホッパーの下部に加熱シリンダー２２が設けられ、加熱シリンダーの外周には加熱シリンダー２２に熱を供給するヒーター２３が設けられている。
さらに、前記加熱シリンダー２２の後端には油圧モーター２４が設けられ、加熱シリンダー２２の内部に設けられた押出スクリュー(図示せず）が前記油圧モーター２４によって回転しながら加熱シリンダー２２の内部において溶解された原料を先端の押出ヘッド(図示せず）に供給して所定の形状に押出する。
前記主押出器１０及び補助押出器２０の押出スクリューによって押出される溶解原料は、前記モールド（すなわち、ダイまたは金型３０）を介して排出され、次いで、乾燥、切断などの後続工程を経て最終製品が完成される。
このとき、前記補助押出器２０は、溶解された原料を先端の押出ヘッドを介して押出する過程で経時的な原料注入量が一定になり、これにより、合成木材４０の表面の長手方向にしか縞模様４１を付けることができないという問題点があった。
この理由から、合成木材４０の長手方向はもとより、幅方向（または、斜線方向）に合成木材４０の表面及び内部まで縞模様を付けることのできる合成木材の開発が至急望まれるのが現状である。
本発明は、上記の従来の技術の問題点と必要性に鑑みてなされたものであり、その目的は、合成木材の長手方向はもとより、幅方向（または、斜線方向）に表面及び内部まで縞模様を付けることのできる縞模様付き合成木材の製造装置及び方法と、これから製造された合成木材を提供するところにある。
本発明の他の目的は、射出器（または、ポンプ）を用いて原料の注入周期を調節することにより、木材の年輪などの不均一な間隔の縞模様を付けることのできる縞模様付き合成木材の製造装置及び方法と、これから製造された合成木材を提供するところにある。
上記の本発明の目的は、原料が投入されるホッパーと、前記ホッパーの下部に設けられて前記原料を溶解する加熱シリンダーと、前記加熱シリンダーの内部において溶解された原料を押出する押出スクリューと、を有する主押出器と、溶解された異色の原料を合成木材の幅方向（または、斜線方向）に注入して前記合成木材の幅方向（または、斜線方向）に表面及び内部まで不均一な間隔の縞模様を付ける不均一年輪形成装置部と、前記主押出器と前記不均一年輪形成装置部を介してそれぞれ流入する押出物を合成木材押出物にする金型と、を備える縞模様付き合成木材の製造装置によって達成される。
好ましくは、本発明に係る縞模様付き合成木材の製造装置における前記不均一年輪形成装置部は、溶解された異色の原料を先端の押出ヘッドを介して前記合成木材の幅方向（または、斜線方向）に注入する射出器（または、ポンプ）と、前記射出器（または、ポンプ）の原料注入周期を調節する射出器コントローラーと、を備える。
一方、上記の本発明の目的は、（ａ）主押出器を構成するホッパーに投入された原料を加熱シリンダーの内部においてヒーターの加熱によって溶解し、溶解された原料を押出スクリューを介して先端の押出ヘッドに供給して押出するステップと、（ｂ）不均一年輪形成装置部を構成する射出器（または、ポンプ）を介して異色の原料を合成木材の幅方向（または、斜線方向）に注入する過程で射出器コントローラーを用いて前記射出器（または、ポンプ）を制御して前記異色原料の注入周期を調節するステップと、（ｃ）前記主押出器と前記不均一年輪形成装置部を介してそれぞれ流入する押出物を金型を用いて合成木材押出物にするステップと、を含む縞模様付き合成木材の製造方法によって達成される。
好ましくは、本発明に係る縞模様付き合成木材の製造装置における前記射出器コントローラーは、前記射出器（または、ポンプ）の制御によって瞬間的及び非正規的な樹脂注入周期を調節することにより、前記合成木材に不均一な間隔の縞模様を付ける。
本発明に係る縞模様付き合成木材の製造装置及び方法によれば、下記の効果が得られる。
先ず、第一に、連続して押出を行う主押出器の作動と連動して合成木材の幅方向（または、斜線方向）に異色の原料を注入する射出器（または、ポンプ）を介して合成木材の長手方向はもとより、幅方向（または、斜線方向）に表面及び内部まで縞模様を付けることができる。
第二に、射出器（または、ポンプ）を用いて原料の注入周期を調節することにより、木材の年輪などの不均一な間隔の縞模様を付けることができる。
以下、添付図面に基づき、本発明の好適な実施形態に係る縞模様付き合成木材の製造装置及び方法と、これから製造された合成木材について詳述する。
以下で用いられた用語や単語は通常的または辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者はその自分の発明を最良の方法により説明するために用語の概念を適切に定義することができるという原則に即して本発明の技術的思想に合う意味及び概念として解釈されるべきである。
図３は、本発明に係る縞模様付き合成木材の製造装置を示す正面概略図であり、図４は、図３に示す装置を用いて合成木材の表面及び内部に縞模様を付けた状態を示す図である。
図３を参照すると、本発明に係る縞模様付き合成木材の製造装置は、主押出器１００と、不均一年輪形成装置部３００及びモールド４００を備える。
前記主押出器１００はホッパー１１０を介して原料が投入され、前記ホッパーの下部に加熱シリンダー１２０が設けられ、前記加熱シリンダーの外周には加熱シリンダー１２０に熱を供給して前記原料を加熱するためのヒーター１３０が設けられている。
また、前記加熱シリンダー１２０の後端には油圧モーター１４０が設けられ、加熱シリンダー１２０の内部に設けられた押出スクリュー(図示せず）が前記油圧モーター１４０によって回転しながら加熱シリンダー１２０の内部において溶解された原料を混練及び圧縮しながら先端の押出ヘッド(図示せず）に供給して熱可塑性樹脂を所定の形状に押出する。
前記不均一年輪形成装置部３００は、射出器（または、ポンプ）３１０と、射出器コントローラー３２０と、を備える。
前記射出器コントローラー３２０は、内部に前記射出器（または、ポンプ）３１０の原料注入を調節するためのプログラムを内蔵しており、前記射出器（または、ポンプ）３１０を制御することにより瞬間的及び非正規的な樹脂注入周期を調節する。
前記射出器（または、ポンプ）３１０は、溶解された状態である異色の原料樹脂を先端の押出ヘッドを介して所定の形状に合成木材５００の幅方向または斜線方向に注入して押出物の内部に模様を付ける。この過程で、前記射出器コントローラー３２０を操作することにより経時的に前記異色原料の注入量が一定ではなく、しかも、瞬間的及び非正規的になる場合に、合成木材５００の長手方向はもとより、幅方向（または、斜線方向）に表面及び内部まで不均一な間隔、すなわち、まるで木材の年輪のような縞模様５１０を付けることが可能である。
前記主押出器１００及び不均一年輪形成装置部３００を経て排出される溶解原料は前記モールド（すなわち、ダイまたは金型４００）を介して排出され、次いで、乾燥、切断などの後続工程を経て最終製品が完成される。
図４を参照すると、本発明に係る合成木材の製造装置によって合成木材５００の長手方向はもとより、幅方向（または、斜線方向）に表面及び内部まで不均一な間隔の縞模様５１０が付けられていることが分かる。
以上、添付図面に基づき、本発明に係る縞模様付き合成木材の製造装置及び方法と、これから製造された合成木材について説明したが、この明細書に開示された実施形態と図面によって本発明は何ら限定されるものではなく、その発明の技術思想の範囲内において当業者によって種々の変形が可能であるということはいうまでもない。
１００：主押出器
１１０：ホッパー
１２０：加熱シリンダー
１３０：ヒーター
１４０：油圧モーター
３００：不均一年輪形成装置部
３１０：射出器（または、ポンプ）
３２０：射出器コントローラー
４００：モールド
５００：合成木材
１１０：ホッパー
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３００：不均一年輪形成装置部
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４００：モールド
５００：合成木材
Claims (3)
- 原料が投入されるホッパーと、前記ホッパーの下部に設けられて前記原料を溶解する加熱シリンダーと、前記加熱シリンダーの内部において溶解された原料を押出する押出スクリューと、を有する主押出器と、
溶解された異色の原料を合成木材の幅方向（または、斜線方向）に注入して前記合成木材の幅方向（または、斜線方向）に表面及び内部まで不均一な間隔の縞模様を付ける不均一年輪形成装置部と、
前記主押出器と前記不均一年輪形成装置部を介してそれぞれ流入する押出物を合成木材押出物にする金型と、
を備えて、ここで、前記不均一年輪形成装置部は、溶解された異色の原料を先端の押出ヘッドを介して前記合成木材の幅方向（または、斜線方向）に注入する射出器（または、ポンプ）と、前記射出器（または、ポンプ）の原料注入周期を調節する射出器コントローラーとを備える、縞模様付き合成木材の製造装置。 - （ａ）主押出器を構成するホッパーに投入された原料を加熱シリンダーの内部においてヒーターの加熱によって溶解し、溶解された原料を押出スクリューを介して先端の押出ヘッドに供給して押出するステップと、
（ｂ）不均一年輪形成装置部を構成する射出器（または、ポンプ）を介して異色の原料を合成木材の幅方向（または、斜線方向）に注入する過程で射出器コントローラーを用いて前記射出器（または、ポンプ）を制御して前記異色原料の注入周期を調節するステップと、
（ｃ）前記主押出器と前記不均一年輪形成装置部を介してそれぞれ流入する押出物を金型を用いて合成木材押出物にするステップと、
を含む縞模様付き合成木材の製造方法。 - 前記射出器コントローラーは、
前記射出器（または、ポンプ）の制御によって瞬間的及び非正規的な樹脂注入周期を調節することにより、前記合成木材に不均一な間隔の縞模様を付けることを特徴とする請求項２に記載の縞模様付き合成木材の製造方法。
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